Tecnología Latinoamericana para Centrales Hidroeléctricas

Tecnología Latinoamericana para Centrales Hidroeléctricas y Parques Eólicos MBA Luis Pescarmona CEO IMPSA

• 107 años de liderazgo mundial en Energías Renovables.

• Una empresa multilatina, de capital argentino, enfocada en Energías Renovables: Hidroeléctrica y Eólica.

• + 45.000 MW de potencia instalados en 30 países, en 5 continentes.

• + 7000 Empleados localizados mundialmente, calificados y sustentables.

• Uno de los mayores desarrolladores y fabricantes del mundo de turbinas y generadores para grandes centrales hidroeléctricas.

• Tecnología propia para energías hidroeléctrica y eólica en América Latina.

• El mayor fabricante en Sudamérica de Aerogeneradores de gran porte multi-MW.

• Un equipo de gestión local y con experiencia probada en el mundo.

IMPSA es…

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TOCOMA: 2320 MW

FUNDACIÓN

1907 1970

1940

LA TECNOLOGÍA ES CORE!!

EQUIPOS HIDROMECÁNICOS

CONSTRUCCIÓN P II

NUCLEAR Atucha II

1984/85

1993

1986

IMPSA BRASIL

CBK – Filipinas

Turbinas-Bomba

2000

Foco en Energías Renovables

2005/07

2008

2009

2014

GENREN

PLANTA FABRICACIÓN AEROGENERADORES EN BRASIL

BELO MONTE:

2500 MW

4000 MW EOLICOS en Operación, Construcción, Adjudicados y en proceso) IMPSA, desde 1907

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El camino se hace al andar... superando barreras y renovándose.

GRUAS

2003

WIND TURBINES

2010

1982/83

LAB MAQ. HIDRAULICAS

Materiales Compuestos

MÁQUINAS HIDRAULICAS

PDA (Arg.): 1400 MW

IMPSA INT´L

IMPSA ASIA

BAKUN (Malasia)

4F x 350 MW

“Soberanía ” Tecnológica

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El Núcleo Tecnológico de Base

TECNOLOGÍAS DE PRIMER PISO

• Capacidad de diseño (know-how, software y hardware) para el cálculo hidráulico, aerodinámico, estructural, eléctrico y de estructuras con altas temperaturas.

• Dominio de métodos de fabricación y modernas facilidades para la producción de grandes bienes de capital.

• Sistema de Aseguramiento de Calidad de acuerdo a las más exigentes normas internacionales.

• Laboratorios y facilidades para desarrollos I + D

TECNOLOGÍAS DE SEGUNDO PISO

• Capacidad de gerenciamiento de proyectos complejos.

• Manejo del riesgo en proyectos de inversión.

• Ingeniería financiera y ambiental.

• Desarrollo, financiamiento, construcción, operación y mantenimiento de proyectos de energía bajo modalidad BOT o similar.

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Horas Hombre destinadas a Capacitación (Ene – Sep 2014)

2.239 hs 139 hs

1.899 hs 112 hs

Externa

Modalidad de Formación

2.6

94

hs

1.6

86

hs

Interna

Alc

ance

Do

taci

ón

Fo

rmad

a

79%

21%

Capacitada

Sin capacitacion

4.380 hs

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Tecnología / Investigación & Desarrollo

* Desarrollo de Tecnología UNIPOWER®

* Aumento de Eficiencia y Confiabilidad

* Pensado para toda clase de vientos

* Reducción de los costos de infraestructura, mantenimiento y montaje

* Nuevo banco de pruebas para el desarrollo de la turbina de IWP 100

* Desarrollo de tecnología propia

* Instrumentos únicos en su género

* Laboratorio de Pruebas Hidráulicas: Equipado con dos bancos de pruebas universales

* Mayor eficiencia en los proyectos de Tocoma y Belo Monte respecto de sus competidores Europeos

HYDRO WIND

Centrales Hidroeléctricas

• Son productos de alta complejidad tecnológica.

• Largos plazos de ejecución. Típicamente 36 a 60 meses.

• Tipo de Ingeniería conocido como “Design to Order”.

• Se hacen a medida en un complejo proceso en el que interactúan muchas disciplinas de la Ingeniería:

Estudios hidrológicos y geológicos.

Obras civiles.

Hidráulica, Mecánica, Electricidad y Electrónica.

Automación y Control.

Monitoreo de Condición.

• Barreras tecnológicas, comerciales y financieras muy activas.

Tecnologías para Centrales Hidroeleléctricas

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Salto neto

n

n

s

q

n = 3,16 . n Q 1/2

H 3/4

s

n = n Q 1/2

H 3/4

q

Numeros especificos

Turbinas Kaplan

Turbinas Francis

Turbinas Pelton

1 2

4 inyectores

6

Cada combinación de Salto y Caudal requiere una solución particular

Velocidad Específica

Project Management

Turbinas Generadores Montaje Comisionamiento Automación Hidromecánica BOP

Principales Competencias en Grandes Centrales Hidroeléctricas

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Equipamiento core

Turbinas

Generadores

Equipos Hidromecánicos

Automación

Productos & Servicios

Balance of Plant (BOP)

Montaje y Comisionamiento

Project Management

EPC

Capacidades

Capacidades adicionales

Estudios de Factibilidad

Proyectos Ejecutivos

Monitoreo de Condición de máquinas rotantes

Turn key

Modernización

Simulación numérica de fluctuaciones de presión en una turbina francis (cfd: computer fluid dynamics)

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• Evaluación del efecto que produce la instalación de un “baffle” en el Tubo de Aspiración de una Turbina Francis (un proyecto de rehabilitación).

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Argentina: Centro de Investigación Tecnológica

• Desarrollo de tecnología propia.

• Instrumentos únicos en su género.

• Laboratorio de Pruebas Hidráulicas.

• Equipado con dos bancos de pruebas universales.

• Mayor eficiencia en los proyectos hidroeléctricos de Tocoma y Belo Monte respecto de sus competidores europeos.

Verificación del Predistribuidor, Línea de Ejes y Rodete de Tocoma – Verificaciones estructurales y control de fenómenos de acoplamiento dinámico

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CFD

FEM

Múltiples disciplinas de Ingeniería

Electromagnetismo

Electricidad

Vibraciones

Mecánica de Fluidos

Transferencia de Calor

Resistencia de Materiales Análisis de Fatiga

Equipos auxiliares

Tribología

Materiales

Conductores

Soldadura

Máquinas Eléctricas Sincrónicas

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Modelación del Flujo de aire. Sección transversal del Generador

Flujo de aire en el sistema de ventilación de las partes activas del Generador

Estudios Mecánicos para verificación de performance del Generador – Sistema de Ventilación

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Simulación del flujo de aire en modelo

Modelo físico para análisis de ventilación

Análisis Estático de la Obra Civil de una Casa de Máquinas con cargas transferidas por las Unidades Generadoras (un caso de modernización de una central)

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Método de Elementos Finitos aplicado grandes conjuntos

Referencias Sobresalientes: Tocoma y Belo Monte

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BELO MONTE (Brasil) Cliente: Norte Energía

Potencia: 650 MW Rotación: 90 rpm

Salto: 87 m Diámetro Rodete: 8.64 m

TOCOMA (Venezuela) Cliente: Corpoelec Potencia: 230 MW Rotación: 90 rpm. Salto: 34.6 m Diámetro Rodete: 8.6 m

Tecnología de Generadores para Parques Eólicos

Parques Eólicos

• Son productos de alta complejidad tecnológica.

• Tecnología de materiales compuestos.

• Plazos de ejecución: típicamente 18 a 30 meses.

• Ingeniería para producto seriado. Riesgo de fallas implican grandes impactos económicos. Expertise en:

Mapeo de Vientos.

Obras civiles.

Aerodinámica, Mecánica, Electricidad y Electrónica.

Automación y Control.

Monitoreo de Condición.

• Desafío logístico de primer orden.

Tecnologías para Parques Eólicos

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Principio de aprovechamiento de energía eólica

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Aire en movimiento. Energía cinética.

Rotación de las palas. Energía mecánica.

Generador eléctrico. Energía eléctrica

P = ½ · · v3 · A ·

Las palas (rotor)

extraen energía del

aire

Menor velocidad

Menor energía cinética

aire aire

Mayor velocidad

Mayor energía cinética

aire aire

: densidad del aire v: velocidad del viento A: área barrida por el rotor : rendimiento

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Palas (Rotor)

UNIPOWER® (Generator + HUB)

Góndola

Estructura principal de góndola

Gabinetes de Sistema de Control

Torres (formada por segmentos)

Generador Eólico IMPSA 1.5 a 2.1 MW (4.0 MW en Desarrollo)

Equipos en la base de la Torre

• Conversor de frecuencia

• Interruptor principal y filtro de armónicos

• Panel de control local y distribución

• UPS

• Transformador principal y SSAA

• Panel de media tensión

• Sistema de refrigeración

Partes de un generador eolico – Torre e internos

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• El generador eléctrico es de tipo síncrono multipolo con imanes permanentes.

• La velocidad de rotación es variable.

• Posee un convertidor de frecuencia que adecua la energía eléctrica del generador para que sea inyectada a la red a través de un transformador alojado en la base de la torre.

• Está equipado con un sistema de freno aerodinámico redundante que garantiza la operación segura de la máquina.

• Este aerogenerador está diseñado para operar con velocidades de viento entre 3 y 22 m/s.

Diseño Innovador – Generador UNIPOWER®

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Corte Interno

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EJE ESTATOR ROTOR UNIPOWER®

•Síncrono de imanes permanentes Tipo

•2,0 MW Potencia Nominal

•UNIPOWER® Concepto de

diseño

•100 Número de

Pólos

•360 Número de

Bobinas

Componentes Generador Unipower

Desarrollo pensado para La Región

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• Único desarrollo de tecnología propia en la región.

• Participación en todas las etapas del proceso de I+D de los componentes.

Nacelle

Conversor de Frecuencia

Torre

Generador

Aerogenerador

Infraestructura Eléctrica

Construción Civil

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• 280.000 kg de acero.

• 30.000 kg de materiales compuestos.

• 14.000 kg de chapa magnética.

• 4.700 kg de cobre.

• 1.800 kg de imanes.

• 1.300 m de cables de potencia.

• 250 m de fibra óptica.

I+D+i en América Latina

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Banco de ensayos único en Sud-América que permite ensayar generadores eólicos a escala real.

I+D+i en América Latina

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Laboratorio de sistemas eletrónicos y de control; para ensayar estratégias de control que mejoran la producción de energía, antes de instalar en un aerogenerador

Principales Diferencias en las Generaciones de IMPSA Wind

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V00 - 2008

IWP-70

1 AG

V01 - 2010

IWP-83

1 AG

V02 - 2012

IWP-83

35 AGs

V03 - 2013

IWP-100

55 AGs

V04 - 2014

IWP-85/100

200 AGs

V05 - 2016

IWP-111

150 AGs

30

Tecnología en constante evolución

V0X - 2005

IWP-58

1 AG

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3ra y 4ta Gen.

IWP-83

1ra Gen.

IWP-58

2da Gen.

IWP-70

5ta y 6ta Gen

IWP-103-111

60m

72.5m

85m

100m

Ø58m Ø70m

Ø83m Ø103m

Tecnología en constante evolución

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• 83m de rotor. Área barrida: 5.410 m2

• Palas de 39m; 8.500 kg c/u

• Tensión de generación 789V

• 12 tableros de control

• Carenado con 75 piezas. 4.650 kg

• Góndola calderada

• 19.000 kg de plataformas

• 27.000 chapas estatóricas

• 2.800 ítems productivos de proceso

• 850 mts de fibra óptica

IWP-83 3ra Generación (Arauco I, II y III)

• 103m de rotor. Área barrida: 8.332 m2

• Palas de 49m; 8.700 kg c/u

• Tensión de generación 750V

• 5 tableros de control

• Carenado con 30 piezas. 2.150 kg

• Góndola fundida

• 17.000 kg de plataformas

• 18.700 chapas estatóricas

• 1.900 ítems productivos de proceso

• 250 mts de fibra óptica

IWP-100 5ta Generación

(El Jume, Arauco IV)

Mejoras del concepto UNIPOWER

Soluciones integrales… Ingeniería para Parques Eólicos

Análisis Eléctrico + Recurso Eólico

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• Viabilidad técnica

• Torres de Medición.

• BOP Obras Eléctricas.

• BOP Obras Civiles.

Prefactibilidad

• Implementación.

• Subestaciones.

• Líneas eléctricas de media y alta tensión.

• Estudios eléctricos.

• Caminos y accesos.

Proyectos de detalle

Ejecución Obras Civiles + Obras Eléctricas

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107 años…

La Tasajera - Colombia 39

… Innovando

107 años…

Bom Jardin - Brasil

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Arauco Primer Parque Eólico en Argentina con

Tecnología propia del país

… Creando Soluciones Totales

MUCHAS GRACIAS!